机械按摩椅的设计

毕业综合项目成果题目机械按摩椅设计学院机械工程学院专业机械制造与自动化班级xxxxx学号xxxxx姓名xxxxx指导教师xxxxxx年月日目录摘要 (2)关键词 (2)引言 (2)1 产品创新简介 (3)2 机械按摩椅总体设计 (3)2.1 传动装置设计 (3)2.2 总体尺寸设计 (5)3 链条传动设计 (6)3.1 链传动的主要参数 (6)3.2 链传动计算 (8)3.3 链轮的选用 (8)4 轴的设计 (10)4.1 轴的设计方法 (10)4.2 各轴的结构设计 (10)4.3 各轴尺寸、强度计算 (12)5 齿轮的设计 (17)5.1 齿轮的基本参数和啮合要求 (17)5.2 齿轮的尺寸和强度计算 (18)6 按摩椅按摩器，整体外观功能设计 (19)6.1 按摩椅按摩器设计 (19)6.2 椅面和踏板设计 (22)结论 (25)谢辞 (25)参考文献 (25)附件 (26)机械按摩椅设计摘要：本次设计是对按摩椅的一种复古创新的设计。

所设计的按摩椅是通过人工慢运动输入动力而进行按摩的机械按摩椅。

在设计上，首先确定按摩椅的动力传输方式，其次对按摩椅的总体尺寸及部零件空间布置尺寸的设计;再对传动链、各传动轴、齿轮的结构设计和强度计算，以及对按摩椅外观、踏板的设计。

所设计的按摩椅符合人体工程学，具有中医穴位按摩的功能；在生活上，机械按摩椅给国民带来慢运动、按摩放松的休闲方式。

关键词：脚踏式按摩慢运动引言在社会不断发展的今天，人们对生活质量的要求也随之增高。

消费者在经过长时间压抑的工作及长时间的不运动，都需要稍微适当运动来放松身体来达到身体血液循环平衡、供氧充足。

在选择放松方式时，消费者有很多选择。

例如消费者可以在自己的办公室、房间来回走动放松或采取按摩椅来放松。

按摩椅在市场上均为电动按摩椅(价格昂贵，有一定的电磁波辐射)，一般采用振动、挤压按摩。

如果在按摩时，再加上消费者自身的运动而且是慢运动，那是一件锦上添花、完美的事。

消费者不仅可以得到按摩放松，而且更难得的是可以通过自身慢运动得到通筋活血，减肥收脂的功效。

而这款按摩椅便是会受到消费者青睐的“机械按摩椅”。

“机械按摩椅”实现了通过自身慢运动而获得按摩放松，实现了科学环保的设计理念。

这是按摩椅设计史上一大壮举之一！1 产品创新简介机械按摩椅是一款通过人工踩踏踏板，驱动链轮，带动链条，驱动齿轮等一系列复杂的传动构成的按摩椅。

机械按摩椅最大的特点便是消费者用自己的脚踩踏踏板（类似于骑自行车），便能获得按摩放松。

而其它的按摩椅则是通过通电，用电机驱动来完成实现按摩。

这就体现了机械按摩椅的节能环保的科学设计理念。

在工作之余，在家闲暇之余，消费者都可以使用所设计的机械按摩椅。

该机械按摩椅与普通单个沙发椅一般大小，可以在室内占据合理的空间；使用机械按摩椅时，按摩椅上的按摩器能准确地进行轻捶、揉压背部穴位，来达到通筋活血的功效。

再之，消费者在踩踏踏板转动则是一种慢运动。

对于爱美女性而言，便具有减肥收脂美腿的功效。

而踏板、椅面都设有小型按摩球，也起到挤压穴位按摩的作用。

相信，机械按摩椅能造福于广大消费者，在市场上占有一定的份额。

2 机械按摩椅总体设计2.1 传动装置设计机械按摩椅输入功率P：100~15r/min.50w ，输入转速n：60~机械按摩椅是一款纯机械传动的按摩椅。

无配电机，实现了科学环保的设计理念。

机械按摩椅的机械传动机构主要由链条传动、齿轮传动、曲柄滑块三大传动机构组成。

链条传动采用单排滚子链作为传动介质，其中有两张紧轮作为导向、张紧链条作用；齿轮传动则是采用圆柱直齿齿轮，有两对外啮合齿轮，分别位于链轮的两侧，在传动中起到了平衡传输功率的作用；曲柄滑块机构则是由曲轴、连杆、滑块构成，起到实现按摩作用。

三大传动机构空间布置及功能实现：链轮1装在踏轴1上，链轮2装在踏轴2上，链轮1链轮2由单排滚子链连接；踏齿轮2分别布置在踏轴2上，在链轮2的两侧，对称布置，踏齿轮3分别布置在与踏齿轮2相对应的位置踏轴3上，分别与对应的踏齿轮2想啮合；曲柄滑块机构有两组，对称布置在踏轴3上，两踏齿轮3之间。

传动装置图如图1。

图1 传动机构图功能实现：驱动踏轴1——链轮1转动——带动链条——链轮2转动——踏轴2转动，同时踏齿轮2转动、按摩器1工作——踏齿轮3啮合转动——曲柄滑块工作——按摩器2工作。

三维效果图如图2。

图2 三维传动机构图2.2 总体尺寸设计机械按摩椅尺寸设计要求：按摩椅总体尺寸大小要合理，经济科学，以最适宜的量，发挥最大的作用。

机械按摩椅尺寸设计方案：根据一般的家庭椅子、沙发、及电动按摩椅的外观结构尺寸，调查发现，长为1200~400mm，高（椅面离地高度）为750500mm 。

~500mm，宽为700~机械按摩椅根据自身的结构特点，以及综合因素，合理的设计尺寸如下：长为500mm，宽为650mm，高为600mm，前支座离椅端面距离为400mm，踏轴1离椅面为320mm .总体尺寸示意如图3。

图3 总体尺寸图3 链条传动设计3.1 链传动的主要参数a．链的节距和排数链节距越大，则链的零件尺寸越大，承载能力越强，但传动时的不平稳性、动载荷和噪声也越大。

链的排数越多，则其承载能力增强，传动的轴向尺寸也越大。

因此，选择链条时应在满足承载能力要求的前提下，尽量选用较小节距的单排链，当在高速大功率时，可选用小节距的多排链。

b. 链轮齿数和传动比为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮齿数z1不宜过小（一般应大于17）,通常按表1选取。

大链论齿数z2=iz1，z2不宜过多，齿数过多除了会增大传动尺寸和重量外，还会出现跳齿和脱链等现象，通常在z1<120. 小链轮齿数要求如表1。

表1 小链轮齿数滚子链的传动比i（i=z2/z1）不宜大于7，一般推荐i= 3.52，只有在低速~时i才可取大些。

i过大，链条在小链轮上的包角减小，啮合的轮齿数减少，从而加速轮齿的磨损。

c. 中心距和链节数如果中心距过小，则链条在小链轮上的包角较小，会导致磨损的加剧，且易产生跳齿、脱链等现象。

同时链条的绕转次数增多，加剧了疲劳磨损，从而影响链条的寿命。

若中心距过大，则链传动的结构过大，且由于链条松边的垂直度大而产生抖动。

3.2 链传动计算传递功率P=100 w=0.1 kw , 转速n1=60 r/min。

传动比i12=n1/n2=60/40=1.5。

初步估计链速6.0≤v m/s ,由《机械设计基础》表9.9查得小链轮z1=19 , z2=i1*z1=28。

A 确定链节数初定中心距a0=90p。

L p=2a0/p+(z1+z2)/2+p(z2-z1)2/(39.5a0)2=180+23.5+102/(90⨯39.5)=203.5=204 节。

B 根据计算功率确定链型号查表得工况系数KA=1，主动轮系数Kz=1.52,链排系数Kp=1。

Pc=KA·Kz·P/Kp=1.0×1.52×0.1=0.152 kw。

根据Pc=0.152 kw, n1=60 r/min，从机械传动手册查表得取用08A型号链。

节距p=12.7 mm。

验算链速V=z1pn1/(60×1000)=19×12.7×60/(60×1000)=0.24 m/s﹤0.6 m/s。

故符合范围。

最大中心距a=a0=90p=1143 mm。

3.3 链轮的选用链轮已标准化，无需设计计算，选用即可。

根据轴的设计尺寸，及链的型号，节距，两个链轮分别选用：链轮1如表2。

表2 链轮1参数表Z d d1L B P19 22 40 36 7.85 12.7 链轮2如表3。

表3 链轮2参数表Z d d1L B P28 28 45 36 7.85 12.7 链轮链条效果如图4。

图4 链条链轮装配图4 轴的设计4.1 轴的设计方法轴的设计步骤：（1）根据轴的工作条件选择材料，确定许用应力。

（2）按扭转强度估算出轴的最小直径。

（3）设计轴的结构。

（4）按弯扭合成进行轴的强度校核。

（5）修改轴的结构再进行校核计算。

（6）绘制轴的零件图。

需要指出的是：（1）一般情况下设计轴时不必进行轴的刚度、振动、稳定性等校核。

如需要进行轴的刚度校核时，也只作轴的弯曲刚度校核。

（2）对用于重要场合的轴、高速转动的轴应采用疲劳强度校核计算方法进行轴的强度校核。

4.2 各轴的结构设计在机械按摩椅中，有三根主要运动轴，即踏轴1、踏轴2、踏轴3。

这三轴分别起到动力传输、驱动按摩器的作用。

踏轴1的结构设计：踏轴1是阶梯轴，是输入功率第一接收轴，并带动链条运作。

踏轴1上装有齿数为19的链轮1，深沟球轴承，及踏板的连杆。

因此踏轴1的结构设计如图5。

图5 踏轴1踏轴1的c段安装19齿的链轮，采用平键周向定位，卡环轴向定位，在c 区平键两侧设有卡环槽。

b、d区是安装轴承，采用轴肩定位（b、d的直径小于c的直径），基轴制过盈配合。

a、e区是安装踏板连杆，两轴端有铣扁，各轴端铣两面，用于周向定位，传递转矩，采用卡环、轴肩定位，轴两端设有卡环槽。

踏轴2的结构设计：踏轴2是阶梯轴，是输入功率第二接收轴，驱动齿轮和按摩器1运转。

踏轴2装有齿数为28的链轮2，按摩器1，齿轮，轴承。

因此踏轴2的结构设计如图6。

图6 踏轴2踏轴2的d段安装28齿的链轮，采用平键周向定位，卡环轴向定位，在d 区平键两侧设有卡环槽。

c、e段是安装按摩器1，c、e段各铣两面用于周向定位，传递转矩，基轴制过盈配合，采用轴肩轴向定位。

b、f段是安装齿轮，采用平键周向定位，轴肩，套筒轴向定位。

a、g段安装轴承，基轴制过盈配合。

踏轴3的结构设计：踏轴3是曲轴，是输入功率第三接收轴，驱动按摩器2运作。

踏轴3装有按摩器2、齿轮、轴承。

因此踏轴2的结构设计如图7。

图7 踏轴3踏轴3的c 、d 段安装按摩器的连杆。

采用双轴肩轴向定位，基轴制的间隙配合。

b 、e 段是安装齿轮，采用平键周向定位，轴肩，套筒轴向定位。

a 、f 段是安装轴承，轴肩轴向定位，基轴制过盈配合。

4.3 各轴尺寸、强度计算踏轴1的尺寸、强度计算：输入功率P=100~70 w, n=60 r/min 。

由于中小功率选用材料45调质钢,由《机械设计基础》表14.7查得强度极限δB =650 MPa 。

按脉动循环处理【δ0B 】=70 MPa 。

由《机械设计基础》表14.1查得c=107～118, 3/n p C d ≥=()360/1.0118~107 mm=12.7mm 。

由于轴两端铣扁的存在，直径加大%5~%3，取直径为7.14~13=d mm 。

a 、 e 段装踏板连杆，取d a =d e =13mm ，L a =L e =25mm 。